卫星姿态控制系统的实时动态测试和故障分析——CAMAC 在卫星姿态控制系统测试中的应用

本文以某卫星的姿态控制系统为对象,提出了在分系统测试和卫星总装测试中进行系统开路动态测试和实时闭路仿真测试的方法。介绍了卫星的姿态控制系统及其采用 CAMAC 标准接口的地面测试系统,讨论了动态测试中姿态模拟的手段和实时测控技术,并介绍了正在进行中的关于故障诊断方法的研究及建造“故障诊断专家系统”的一些设想。     

卫星与深空动态场景实时仿真系统

卫星与深空动态场景的实时仿真对于航空航天、军事国防等领域有着重要意义.现提出了一个深空动态场景的绘制方法,该方法综合了计算机图形学和天文学的知识,建立了基于天文学星表的深空场景模型,计算出卫星及各星体的运行轨迹,实现了卫星目标和深空场景的真实感合成,并采用一系列加速绘制技术,最终实现了深空动态场景的实时生成和交互式虚拟漫游.     

卫星与深空动态场景实时仿真系统

卫星与深空动态场景的实时仿真对于航空航天、军事国防等领域有着重要意义。现提出了一个深空动态场景的绘制方法，该方法综合了计算机图形学和天文学的知识，建立了基于天文学星表的深空场景模型，计算出卫星及各星体的运行轨迹，实现了卫星目标和深空场景的真实感合成，并采用一系列加速绘制技术，最终实现了深宅动态场景的实时生成和交互式虚拟漫游。     

基于领域知识图谱的卫星故障辅助诊断与处置方法

本文重点针对传统故障诊断方法能力不足的缺点，开展基于领域知识图谱的卫星故障辅助诊断与处置方法研究，突破卫星故障领域知识图谱构建关键技术，关联固化卫星系统多维专家知识，构建卫星故障领域知识图谱，进而实现结合卫星故障知识信息的卫星故障推理分析和辅助诊断处置，提升复杂故障场景下的卫星故障诊断效率与处置能力。本文提出的方法为保障大气环境监测卫星的在轨长期稳定运行，提供了一种新的故障辅助诊断与处置措施。     

卫星在轨故障地面诊断系统设计

为解决卫星在轨故障诊断问题,提出了一种故障地面诊断方法,并进行了诊断系统设计。在诊断方法中,建立了卫星各系统耦合的整星模拟器,利用卫星遥测与模拟器预测值形成残差,滤除遥测信息中已知的动态规律部分,缩小故障诊断阈值,提高故障检测的准确性,最后运用信号分析或机器学习的方法对残差实现诊断。诊断系统由遥测接口程序、整星模拟器、残差诊断程序、诊断调度程序、相关数据库和配套工具构成。从系统结构设计和算法的参数化设计两方面,分析了卫星故障地面诊断系统设计,并用建成的系统样机进行了验证。系统样机运行结果表明,这种方法和系统设计思路是可行、有效的。     

基于时间逻辑的航天器控制系统故障诊断的深层知识表示方法

本文介绍了一种关于时间逻辑的知识表示方法，引入了特征量属性及动态框架、事件、衍生事件的概念，给出了与时间有关的事件及包含事件间时间逻辑关系的衍生事件的表示方法，并将它们应用于航天器控制系统实时故障诊断专家系统中。这一研究是对时变系统深层知识表示方法的新探索。     

基于Jess的卫星状态诊断系统设计与实现

针对卫星在轨管理中实时故障检测与解决较弱的现状,应用专家系统工具Jess构建了实时卫星状态诊断系统。系统可以适应遥测组合模式的复杂约束关系和频繁变化,收集、整理领域知识,实时检测卫星的工作状态,发现并提示卫星状态变化,显示状态诊断过程和结果,提供解决异常问题的参考方案,积累故障处理的经验。文章给出了系统总体结构的设计及关键技术的实现,从而为Jess在航天测控领域其他方面的应用提供了一种思路和方法。系统已成功应用于卫星的在轨管理中。     

利用随机森林算法的卫星控制系统故障诊

针对卫星姿态控制系统存在闭环控制，外部干扰强，进而影响故障诊断准确性和实时性的问题，提出了一种利用随机森林算法的卫星姿态控制系统姿态敏感器和执行器故障诊断方法。首先，采集不同故障情形下卫星姿态控制系统的输入输出数据，进行特征提取。随后通过随机有放回抽样划分训练集和测试集，建立基于随机森林算法的故障诊断模型。利用生成的随机森林模型，对实时输入输出数据进行分类，实现卫星姿态控制系统的故障诊断。利用卫星姿态控制系统半物理仿真平台的数据进行实验，对比实验结果表明：本文所提方法可以实现故障高精度分离，并具有更好的实时性，适用于卫星姿态控制系统的故障诊断问题。     

卫星故障诊断系统智能研制技术研究

为解决卫星故障诊断系统研制周期长、重复性工作量大的缺点,针对基于平行系统和数字卫星概念设计的卫星故障诊断系统,提出一种智能研制技术。建立包含参数、接口、原理模型、误差模型、故障模型和三维模型的数字部件库,利用数字装配技术实现对卫星的规范化描述,基于逻辑维分形结构将源代码书写规范分为确定性规则、有限规则和推理规则,采用机器学习的方法完成源代码书写规则的推理和实施,实现包括子系统部件、姿轨控软件、星务软件、耦合场计算、其他文件和地面测控系统等的数字卫星、遥测遥控系统与配套工具的源代码自动书写、编译及部署。针对多颗卫星进行故障诊断系统研制,系统运行结果表明了智能研制技术在提高系统研制效率方面的可行性和有效性。     

卫星测控系统的信息融合技术研究

研究了在轨卫星的运行状况和测控信息系统的主要内容,结合信息融合技术,全面地提出开发具有分析决策、知识发掘和智能推理等功能的实时测控系统,进一步保障在轨卫星的运行和提高地面测控信息系统的可靠性与鲁棒性.     

双频系统的功率分配和最佳设计方法

双频系统含有双频多普勒测速、数传及遥测三个分系统。本文提出双频组合(随机)测速误差、测速分系统的及整个双频系统的最佳功率分配等概念和公式,最佳设计方法和一个简便迅速的图解法。利用此法可将双频系统发射机耗功降至最小值,或反言之可提高有关分系统的精度。     

驱动机构动态磁场干扰处理技术

空间磁场探测器在工作过程中会受到附近其他设备的磁干扰,影响磁场探测精度。文章通过对磁场探测器工作环境的干扰分析,并利用地面设备模拟磁干扰源进行评价试验。文章使用小波分析方法对磁场探测器的测量数据进行处理,评估驱动机构的电机工作时对磁场探测器的测量影响。磁场探测器通过多探头配置及在轨标定和数据处理等方法,可以对平台的静态剩磁及动态磁干扰进行有效处理。     

自旋卫星姿态确定和系统偏差估计

以最小二乘为指标,应用Powell直接寻优算法,对近地轨道自旋卫星姿态确定数据进行加工处理,得出了某些系统偏差的估计值,然后再用Kalman滤波器进行滤波估计。实践证明,将此法用于可观性较弱的系统,可显著改善仅用Kalman滤波器所得的结果。     

“风云二号”静止气象卫星的地面应用系统

简要介绍了“风云二号”静止气象卫星的地面应用系统、主要包括指令控制与数据接收站、数据处理中心、卫星运行控制中心三大组成部分以及三者之间的信息流程，最后介绍了由该系统输出的气象产品。     

移动卫星通信捷联式天线稳定系统

介绍了一种应用激光陀螺惯性导航系统组成的移动卫星通信的捷联式天线稳定系统 ,给出了天线稳定和跟踪的控制方法和最优值搜索法。采用该系统可测量载体的姿态角和经度纬度 ,借助于惯性系统的输出信号控制天线轴使天线跟踪指定的卫星 ,卫星天线接收的信号可检测出跟踪误差 ,通过伺服系统控制天线转动 ,以使通讯信号为最强。采用了 GPS修正惯性系统的误差 ,成为 GPS/ INS的组合系统。在山区道路上跑车试验结果表明 ,当车的横滚角和俯仰角达到 6°,频率为 1Hz,方位角变化 180°时 ,在此动态条件下根据测量的卫星信号场强可知 ,跟踪误差小于 0 .2°。接收到的电视信号稳定清晰 ,图像和电话信号都是满意的。跑车试验表明 ,天线跟踪卫星的静态和动态精度完全满足了移动卫星通信的技术要求     

Antenna for precise orbit determination

The ESA SWARM mission will consist of three satellites that will measure the Earth magnetic field. The system calls for metre accuracy knowledge of the measurement locations. To achieve this a GPS receiver is used. At least four GPS signals are tracked to determine the code and carrier ranges, from which the position can be derived. The accuracy improves when using more GPS satellites and by averaging over many measurements. The latter is achieved in ground processing with a model-based orbit prediction, resulting in cm accuracy. The main error contributions in the processing are often measurement errors due to satellite multi-path effects. The multipath effects are characterized by measuring the antenna on a 1.5 m mock-up, representing the 9 m long satellite. In order to verify that the mock-up is representative, extensive electromagnetic simulations were made. The simulations included the antenna and the complete satellite and were then reduced to the antenna and a section of the satellite. The actual design of the antenna was performed with several levels of software. First, a fast bodies-of-revolution simulation found a geometry with the right coverage. Then, a finite element method simulation allowed us to match the antenna at two frequencies simultaneously.     

基于逐步回归的模型误差估计及在天基测控系统中的应用研究

以双星定位系统的天基测控技术为应用背景,提出了一种能够自适应估计模 型误差的轨道确定方法。详细推导了观测模型中的系统误差形态,建立了能表征实际特征的 部分线性轨道改进模型,并利用二阶段法和核函数估计法对混合误差进行补偿,在此基础上 对补偿模型进行逐步回归分析,从中提取动力学模型误差,从而抑制了动力学模型误差的影 响,提高了轨道改进的精度。在本文的仿真环境下,部分线性轨道改进法能够有效抑制混合 误差对定轨精度的影响,提高天基测控的轨道确定精度。     

多体系统振动的传递矩阵法

本文是文献工作的继续。导得了空间运动的任意刚体的场传递矩阵，建立了多体系统振动的传递矩阵法，为多体系统振动特性的研究提供了新的理论和方法，从而有效地简化多体系统振动特性的研究，大大减小了计算工作量，并且便于解析讨论。